深基坑工程施工質(zhì)量問題及系統(tǒng)解決措施

張 杰，倪國洪，張 飛，郭金坡

（1.中鐵電氣化局集團北京建筑工程有限公司，北京 100039；2.浙江省一建建設集團有限公司，浙江 杭州 310000；3.北京城建一建設發(fā)展有限公司，北京 100000；4.北京天圣源建筑工程有限公司，北京 102200）

0 引言

近年來，隨著區(qū)域經(jīng)濟圈概念的提出，各大城市間的公共交通基礎設施不斷完善，截至 2020 年年底，高速鐵路運營里程達 3.79 萬 km，穩(wěn)居世界第一。高鐵車站作為連接城市間交通的重要樞紐，一般在城市城區(qū)施工，周邊臨近高層建筑物多，深基坑變形難度控制大，需要加強對基坑工程的全過程質(zhì)量管理。

1 工程概況

1.1 項目概況

泉州南站站房為線側(cè)下式站房，站房總建筑面積29 999 m2，站房 ±0.000 相對于絕對標高 24.876 m；建筑層數(shù)主體 2 層，局部 3 層（含夾層），建筑高度 33.80 m（屋脊處）。站房基礎采用鉆孔灌注樁，站房主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，站房主體屋面為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，兩側(cè)附屬部分屋面為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和空間桁架結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)設計使用年限 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級；屋面及地下室防水等級為 Ⅰ 級。

1.2 工程地質(zhì)環(huán)境和基坑開挖情況

1.2.1 工程地質(zhì)環(huán)境情況

根據(jù)地勘單位提供的《新建福廈鐵路泉州南站站房及雨棚工程巖土工程勘察報告》，場地土層自上而下依次為：①素填土（Q4ml），層厚 0.50～10.50 m；②粉質(zhì)黏土（Q4al+pl），層厚約 1.30～4.60 m；（基坑土層）；③粉質(zhì)黏土（Q4al+pl），層厚 1.10～8.70 m；（基坑土層）；④殘積黏性土（Qpel），層厚 1.20～15.40 m；⑤全風化混合花崗巖（T3-J），層厚 0.60～26.90 m；⑥砂土狀強風化混合花崗巖（T3-J），層厚 0.80～11.40 m。本次施工開挖深度在地下 -5.6～-7.9 m，主要在粉質(zhì)黏土層范圍內(nèi)。在軟土地基上進行深基坑支護工程設計時，應充分考慮工程地址及周邊環(huán)境條件對支護工程的影響，在安全的情況下選擇經(jīng)濟合理、便于施工的支護方案［1］。因此在項目進行深基坑工程施工時，根據(jù)周邊環(huán)境的特點，選擇自然放坡和土釘墻錨桿支護施工技術(shù)。

1.2.2 地下水條件

本場地基坑開挖范圍內(nèi)的地下水主要為：賦存于填土層中上層滯水；賦存于殘坡積層、沖洪積層及風化巖中的孔隙或裂隙潛水，埋深為 0.50～15.80 m，主要補給來源為大氣降水。根據(jù)站前地道基坑開挖土質(zhì)來看，實際土質(zhì)與勘察報告相符，開挖深度內(nèi)無地下水，可采取明溝排水方案。坡頂沿基坑周邊 0.5 m 位置設置截水溝，基坑底四周設置排水溝和集水井，把雨水等利用排水溝排入集水井內(nèi)，再利用潛水泵抽出，排入附近排洪涵。

1.2.3 基坑開挖情況

泉州南站站房施工深基坑開挖施工平面圖如圖1 所示：整體呈 L 形區(qū)域。現(xiàn)有地坪標高為 ±0.000，坑底標高最高處為 -5.6 m，坑底標高最低處 -7.9 m，基坑安全等級為二級。開挖過程中，Ⅰ、Ⅱ 區(qū)域共用一個出土通道，Ⅲ 區(qū)域用一個出土通道，同時開挖。

2 深基坑工程施工重大事故隱患問題

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《房屋市政工程生產(chǎn)安全重大事故隱患判定標準（2022 版）》的通知規(guī)定，基坑工程有下列情形之一的，應判定為重大事故隱患：①對因基坑工程施工可能造成損害的毗鄰重要建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等，未采取專項防護措施；②基坑土方超挖且未采取有效措施；③深基坑施工未進行第三方監(jiān)測；④有下列基坑坍塌風險預兆之一，未處理的，如支護結(jié)構(gòu)和周邊建筑物變形值超過設計變形控制值；基坑側(cè)壁出現(xiàn)大量漏水、流土；基坑底部出現(xiàn)管涌；樁間土流失孔洞深度超過樁徑［2］。以上是深基坑工程施工中遇到的施工質(zhì)量問題，必須予以解決，否則會造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。針對以上質(zhì)量問題要有系統(tǒng)的解決措施，從方案編制到施工工序的質(zhì)量管理，深基坑工程的監(jiān)測和信息化運用，實現(xiàn)全過程質(zhì)量管理。

3 施工方案編制和驗收監(jiān)測的質(zhì)量控制

3.1 深基坑方案編寫的質(zhì)量控制

根據(jù)《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》：開挖深度超過 5 m（含 5 m）的基坑（槽）的土方開挖、支護、降水工程，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程，必須組織專家論證，對方案的編制進行質(zhì)量審核。同時為進一步加強和規(guī)范房屋建筑和市政基礎設施施工過程中危險性較大的分部分項工程安全管理，提升施工現(xiàn)場的安全管理水平，深基坑工程施工專項方案應根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設部 2021 年 12 月 8 日關(guān)于印發(fā)《危險性較大的分部分項工程專項施工方案編制指南》［3］的通知要求進行編寫，保障方案內(nèi)容的質(zhì)量。方案主要包括以下九個方面的內(nèi)容：①工程概況；②編制依據(jù)；③施工計劃；④施工工藝技術(shù)；⑤施工保證措施；⑥施工管理及作業(yè)人員配備和分工；⑦驗收要求；⑧應急處置措施；⑨計算書及相關(guān)施工圖紙。對于本項目基坑工程，方案中要明確驗收的內(nèi)容和標準，如基坑開挖至基底且變形相對穩(wěn)定后支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移及沉降、建（構(gòu)）筑物沉降、周邊道路及管線沉降、錨桿（支撐）軸力控制值、坡頂（底）排水措施和基坑側(cè)壁完整性，這是基坑工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵措施。

3.2 基坑施工質(zhì)量驗收控制要點

對基坑工程的驗收是確保深基坑施工質(zhì)量和安全的有效管理手段，根據(jù)本項目的施工內(nèi)容和特點，驗收主要包括以下七點：①根據(jù)設計圖紙檢查基槽的開挖平面位置、尺寸、槽底深度；檢查是否與設計圖紙相符，開挖深度是否符合設計要求；②仔細觀察槽壁、槽底土質(zhì)類型、均勻程度和有關(guān)異常土質(zhì)是否存在，核對基坑土質(zhì)及地下水情況是否與勘察報告相符；③原材進場及時進行報驗，合格后方能使用；④每 100 m2抽檢噴射混凝土厚度 10 處；厚度平均值應大于設計厚度，最小值不應小于設計厚度的 90 %；⑤噴射混凝土強度符合設計要求；⑥固定鋼筋的間距、深度；鋼筋網(wǎng)片的位置、搭接長度和保護層厚度均符合要求；⑦泄水孔進水側(cè)設置反濾層或反濾包，外傾坡度不宜＜5 %。

3.3 土釘墻的質(zhì)量檢測

在土釘墻的施工過程中，應對土釘?shù)目拱纬休d力進行檢測，土釘?shù)臋z測數(shù)量不宜少于土釘總數(shù)的 1 %，且同一土層中的土釘檢測數(shù)量不應少于 3 根：試驗最大荷載不應小于土釘軸向拉力標準值的 1.1 倍。檢測土釘應按隨機抽樣的原則選取，并應在土釘固結(jié)體強度達到設計強度的 70 % 后進行試驗。土釘墻面層噴射混凝土應進行現(xiàn)場試塊強度試驗，每 500 m2噴射混凝土面積試驗數(shù)量不應少于一組，每組試塊不應少于 3 個。應對土釘墻的噴射混凝土面層厚度進行檢測，每 500 m2噴射混凝土面積檢測數(shù)量不應少于一組，每組的檢測點不應少于 3 個；全部檢測點的面層厚度平均值不應小于厚度設計值，最小厚度不應小于厚度設計值的 80 %［4］。

3.4 基坑監(jiān)測和信息運用的質(zhì)量控制

深基坑工程施工需委托第三方有資質(zhì)的單位進行基坑監(jiān)測工作，編制施工監(jiān)測方案，掌握基坑變形監(jiān)測信息，以指導土方開挖施工，動態(tài)調(diào)整土方開挖方式、開挖進度，以保證施工安全［5］。對可能發(fā)生的危險進行預警，為工程施工的安全性提供定量化的數(shù)據(jù)支持。現(xiàn)場基坑支護的檢測主要包括支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的變化。周邊環(huán)境變化包括道路、建構(gòu)筑物、管線的沉降、地下水位等內(nèi)容；具體工程監(jiān)測內(nèi)容可根據(jù)基坑側(cè)壁安全等級按 JGJ 120－2012《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》［6］表3.8.3 進行選擇。在進行監(jiān)測的過程中，要重視監(jiān)測資料的收集和歸檔工作。監(jiān)測記錄的表格要使用規(guī)范規(guī)定的表格內(nèi)容，不得隨意刪減監(jiān)測項目，監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理要及時，監(jiān)測信息要及時傳達到相關(guān)的單位和部門。發(fā)現(xiàn)有接近報警值或變化速率突然增大時，要及時通報現(xiàn)場施工人員、監(jiān)理單位，分析原因并果斷采取措施，保障施工人員的安全，同時要采取加密監(jiān)測頻率的措施。

4 深基坑工程施工質(zhì)量控制

深基坑工程隱患問題產(chǎn)生的原因主要是由于設計不盡合理、施工不能達標、管理不夠完善造成的；處理以上問題不僅會延長工期，而且增加工程成本［7］。所以在進行基坑工程施工的過程中，應具有高度的質(zhì)量意識，加強基坑施工全過程的質(zhì)量管理和控制，對深基坑施工的關(guān)鍵過程和重難點環(huán)節(jié)進行重點技術(shù)分析研究。主要做好以下三點：①設備及材料的控制，對于材料的控制是深基坑工程確保質(zhì)量的關(guān)鍵，設備的質(zhì)量管理工作也值得高度的重視；②工序質(zhì)量控制，在關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)和穩(wěn)定性不高的施工環(huán)節(jié)，施工人員應該給予高度重視，做好技術(shù)交底工作，同時也要做好工序過程的驗收工作；③監(jiān)測的質(zhì)量管理，嚴格把關(guān)監(jiān)測的頻率和質(zhì)量，做好監(jiān)測信息的反饋工作［8］。

為做好項目基坑工程施工的質(zhì)量，防止坍塌和沉降事故的發(fā)生，還應建立健全質(zhì)量管理體系組織機構(gòu)，明確質(zhì)量管理的目標。泉州南站項目制定了 5 項質(zhì)量控制目標：①工程質(zhì)量符合國家、行業(yè)和中國國家鐵路集團公司有關(guān)驗收標準、規(guī)范及設計文件要求，單位工程一次驗收合格率 100 %，工程質(zhì)量合格；②泉州南站站房實體工程質(zhì)量爭創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程；③檢驗批、分項、分部工程施工質(zhì)量檢驗合格率達到 100 %；④主體工程質(zhì)量零缺陷，杜絕較大及以上等級工程質(zhì)量責任事故；⑤竣工文件做到真實可靠，規(guī)范齊全，實現(xiàn)一次交接合格。圍繞項目的總體質(zhì)量目標，強化了對基坑土方開挖和支護工程的質(zhì)量管理。

4.1 邊坡支護施工質(zhì)量控制

4.1.1 邊坡掛網(wǎng)質(zhì)量控制

邊坡防護面層由φ8@20 0×20 0 鋼筋網(wǎng)片和100 mm 厚 C25 混凝土構(gòu)成。在基坑開挖時，嚴格按照“平面分區(qū)、豎向分層、邊挖邊支護、限時開挖、不得超挖”的原則施工，分層開挖示意圖如圖2 所示。做好支護和土方開挖的緊密配合，隨挖隨支護，控制無支護暴露時間在 24 h 之內(nèi)。控制邊坡掛網(wǎng)混凝土的質(zhì)量，就應嚴格按照施工工藝流程進行施工，施工流程為：土方開挖→邊坡修整→φ8@200×200 鋼筋網(wǎng)片安裝→設置泄水孔→面層噴射混凝土→灑水養(yǎng)護。

圖2 分層開挖示意圖（單位：mm）

邊坡施工過程中進行了施工技術(shù)交底工作，要求將以下六個方面作為質(zhì)量控制的關(guān)鍵過程：①基坑應分段分層自上而下進行開挖，每層開挖深度不超過 1.5 m。邊挖邊檢查坑底的寬度及坡度，不夠時及時修整。無論開挖還是修坡，達到深度后均應進行邊坡支護施工，邊坡周圍需設置不少于 3 m 寬邊坡支護工作平臺。②支護前先檢查邊坡的穩(wěn)定性，再清除邊坡中的松土、危土。凹凸不平的坡面須大致整平。③在修好的邊坡坡面上，按坡面方案要求鋪設鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)的搭接采用綁扎，左右段之間、上下段之間的搭接長度應＞300 mm。邊壁上的鋼筋網(wǎng)網(wǎng)頂應延伸至地表面，水平包頂長度分別為 500 mm。④按照設計要求修整邊坡，坡面的平整度允許偏差為 ±20 mm，噴射混凝土前松動部分應予以清除。坡頂與截水溝間的寬度 0.5 m 地面應做混凝土護面。⑤鋼筋網(wǎng)片與坡面的間隙不應＜ 20 mm，符合保護層要求，可用短鋼筋插入土中固定。⑥施工中需確保邊坡不漏水、滲水；為防止雨水沿坡體浸入，在基坑坡面設泄水管，以減少側(cè)向水壓力。泄水管采用Φ25PVC 管，長500 mm，梅花型水平布置，縱橫間距宜為 2 m。

4.1.2 邊坡噴射混凝土質(zhì)量控制

在噴射混凝土前，面層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)片應牢固固定在邊坡壁上，并應符合下列施工質(zhì)量要求：噴射混凝土的厚度為 100 mm，強度等級為 C25。噴射采用潮式噴射工藝，噴射作業(yè)應分段、分片進行，同一段應自下而上，噴頭與受噴面距離宜控制在 0.8～1.5 m，射流方向垂直指向噴射面，為保證噴射混凝土厚度達到規(guī)定值，在邊壁上垂直插入廢舊鋼筋材料制作而成的措施鋼筋，作為厚度的措施。噴射混凝土 2 h 后，進行灑水養(yǎng)護。噴射的混凝土護坡要密實、平整、無裂縫、脫落、漏噴、漏筋、空鼓、滲漏水等現(xiàn)象，平整度允許偏差 30 mm。

4.2 土釘墻施工質(zhì)量控制

土釘墻支護施工是在基坑開挖過程中將較密排列的細長桿件土釘置于原土體中，并在坡面上噴射鋼筋網(wǎng)混凝土面層。土釘墻支護充分利用土層介質(zhì)的自承載力，形成自穩(wěn)結(jié)構(gòu)，土釘主要承受拉力，噴射混凝土面層調(diào)節(jié)表面應力分布，體現(xiàn)整體作用。一般適用于地下水位以上或經(jīng)降水后的黏性土或密實性較好的砂土層、深度一般≤12 m 的基坑工程［9］。

4.2.1 土方開挖和坡度控制

現(xiàn)場土方的開挖必須緊密配合土釘墻施工，要分層分段開挖施工，開挖的寬度一般控制在 8～15 m 為最佳。現(xiàn)場要做到開挖一層，支護一層；同時要注意預留保護層避免對原狀土的擾動，每層開挖深度為 1.3～1.5 m，每段開挖長度≤15 m，且應間隔開挖。開挖后應及時對壁面進行修整。施工順序如下：開挖第一層土方，沖擊鉆成第一排土釘孔，孔徑 100 mm，插入土釘后注漿，掛設鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土；按上述工序依次施工開挖第四層土方，沖擊鉆成第三排土釘孔，孔徑 100 mm，插入土釘后注漿，掛設鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土。為了加快現(xiàn)場的施工進度，該深基坑采用跳挖法施工，分 3 個土方開挖區(qū)域，分別從基坑的 A、B 馬道出土進行開挖，保障了施工進度。在施工時，嚴格控制開挖順序，在未完成上層作業(yè)面土釘與噴射混凝土支護之前，不進行下一層的開挖。在進行施工過程管控的時候要嚴格土釘墻施工質(zhì)量控制。

4.2.2 土釘墻質(zhì)量控制

成孔的距離根據(jù)設計要求，本項目成孔間距為上下、左右 1.5 m，成孔后需及時將土釘和注漿管送入孔洞中，土釘?shù)哪┒俗黾訌娊詈玩i定筋，也可做成 L 形狀的彎鉤；在放入注漿管時，應嚴格控制放入注漿管口與孔底的距離，宜控制在距離孔底約 0.5 m；錨管注漿前，要用清水清洗管體直到管內(nèi)流出清水為止，現(xiàn)場施工采用兩次注漿工藝施工。①第一次注漿宜為水泥砂漿，注漿量不應小于鉆孔體積的 1.2 倍，第一次注漿初凝后，方可進行第二次注漿。②第二次壓注純水泥漿，注漿量為第一次注漿量的 30 %～40 %。注漿壓力宜為 0.4～0.6 MPa；排氣管停止排氣且注漿壓力達到設計要求并穩(wěn)壓 3 min 時，或孔口溢出漿液時，方可停止注漿。

基坑邊坡支護方式采用 1∶0.5 放坡，坡面采用土釘墻+掛網(wǎng)噴漿支護，根據(jù)基坑的開挖深度 5.6 m，基坑支護土釘墻分三層進行施工，第一排土釘施工參數(shù)為：直徑 φ100，抗拔力N=45 kN，HRB400 直徑 20 mm 一根，長度L=6 000mm，θ=10°。第二排土釘施工參數(shù)為：直徑φ100，抗拔力N=95 kN，HRB400 直徑 20 mm 一根，長度L=9 000mm，θ=10°。第三排土釘施工參數(shù)為：直徑φ100，抗拔力N=80 kN，HRB400 直徑 20 mm 一根，長度L=7 000 mm，θ=10°。

在施工過程中應嚴格控制土釘材料、規(guī)格和型號，對于長度應進行現(xiàn)場抽樣檢查和施工的安全技術(shù)交底，保證按施工方案進行施工；最終保證土釘?shù)闹睆胶烷L度、施工角度、注漿量和注漿壓力符合技術(shù)方案的要求。鋼筋土釘桿體的制作安裝時應符合下列要求：①鋼筋使用前，應調(diào)直并清除污銹；②當鋼筋需要連接時，宜采用搭接焊、幫條焊，應采用雙面焊，雙面焊的搭接長度或幫條長度應不小于主筋直徑的 5 倍，焊縫高度不應小于主筋直徑的 0.3 倍；③對中支架的斷面尺寸應符合土釘桿體保護層厚度要求，對中支架可選用直徑 6～8 mm 的鋼筋焊制；④土釘成孔后應及時插入土釘桿體，遇塌孔、縮徑時，應在處理后再插入土釘桿體。處理方法是在孔的塌陷范圍內(nèi)把雜物清除，沖凈泥漿，用 1∶1 水泥砂漿補滿塌陷部位，待砂漿凝固后，對準原孔位重新開鉆。

土釘墻面層由φ8@200×200 鋼筋網(wǎng)片和 150 mm厚 C25S6 混凝土構(gòu)成。在進行面層施工時，重點控制土釘墻體保護層厚度不應＜25 mm。鋼筋網(wǎng)的搭接采用綁扎左右段之間、上下段之間的搭接長度應＞300 mm。施工采用潮式噴射工藝。為加速凝固可摻入速凝劑，摻量為水泥用量 4.5 %。同一分段內(nèi)噴射順序應自下而上，噴射混凝土終凝后 2 h 應澆水養(yǎng)護，保持混凝土面濕潤養(yǎng)護期不少于 5～7 d。

4.3 重視排水對基坑質(zhì)量的影響

土方開挖前，為防止雨水浸泡槽底，在坡頂沿基坑周邊 0.5 m 位置設置截水溝，排水溝坡度為 0.3 %，防止地表水流入基坑內(nèi)，降低土方開挖過程中地表水倒灌基坑的風險。土方開挖完成后，在基底四周 0.3 m 位置設置排水溝。排水溝尺寸為 0.4 m×0.4 m，C 20 素混凝土澆筑，M2.5 砂漿抹面。排水溝及集水井平面布置圖如圖3 所示。

圖3 排水溝及集水井平面布置圖

排水溝每隔5 0 m設置集水井，集水井尺寸為1.0 m×1.0 m×1.0 m，采用 C20 素混凝土現(xiàn)澆。水溝保持0.3 % 的縱坡向集水井傾斜，把雨水等利用排水溝排入集水井內(nèi)，并抽排接入既有排水溝，形成完善的排水系統(tǒng)，確保基坑基底不積水。為滿足排水要求，每個集水井內(nèi)配備 1 臺潛水泵，隨時抽出井內(nèi)積水。

5 結(jié)語

項目深基坑工程施工中質(zhì)量控制，首先應重視深基坑施工專項方案的編制的質(zhì)量，要結(jié)合周邊環(huán)境和工程特點，按照危險性較大的分部分項工程專項施工方案編制指南的要求編制，做到內(nèi)容完整，明確施工工序和質(zhì)量驗收標準，嚴格施工過程的技術(shù)交底和質(zhì)量驗收。加強施工過程中土釘墻支護施工和現(xiàn)場監(jiān)測工作的質(zhì)量管理，監(jiān)測信息為深基坑工程施工的相關(guān)方提供指導和服務，最終保障整個深基坑工程施工的質(zhì)量和安全。Q